GT4000吨公铁两用牵引车的研究与开发

一、成果概述

国内生产的公铁车普遍存在着导向装置结构不合理，导致导向轮与胶轮分配不匹配,行驶中经常出现脱轨事故，尤其是通过曲线和道岔时，脱轨事故经常发生，造成极大的安全隐患。同时国内大吨位牵引力的公铁车处于空白，纵观国内公铁两用车生产公司，现有公铁两用车国内的最大牵引力约为2700吨。

为解决上述问题，该成果围绕现有国内外技术进行了创新，模拟转向架原理，胶轮两侧各采用两对导向轮进行导向，中间采用铰接的形式，大大缩短了导向轮直径的轴距。采用自主研制的胶轮驱动小曲线导向技术，能以最大速度通过小曲率半径轨道和道岔，且不会出现传统车辆在曲线行驶、道岔行驶过程中频繁发生的脱轨问题，全寿命周期成本远低于传统轨道车辆，更适应现代化节能环保的主题。同时采用大功率发动机，最大牵引力能达到4000吨，能满足各种货场的使用要求。样机在济南铁路局机械段进行了各项性能的测试，对被测试车辆的整体性能进行评估和测量，包括通过曲线和道岔性能、制动性能、加速性能、最高车速测定、最大爬坡度、车辆噪声以及牵引性能等方面进行了详细测试，各项技术参数均满足设计要求。

二、主要关键技术内容及创新点

1、解决了通过小曲率半径和道岔掉道的发生

国内生产的公铁车普遍存在着导向装置结构不合理，导向轮与胶轮分配不合理的情况,行驶中经常出现脱轨事故。曲线通过性能的好坏直接影响到车辆的行车安全。在小曲线缓行通过时，根据差速器原理，胶轮垂向载荷最小，有可能发生瞬间打滑现象。曲线半径越小，冲角越大。因而需要依靠导向轮所形成的导向力来维系摇头动态制衡关系。因而在小曲线缓行通过时，由于方向盘转向锁定，其左右胶轮形成纵向力偶，胶轮形成的切向力大于其对钢轨的摩擦力，则必将发生瞬间打滑。从而引起牵引力低、导向轮和胶轮磨损严重。

该车主要特点之一是导向轮采用独立旋转车轮，由于独立车轮左右两轮的转速可以不同，因此不产生纵向蠕滑力，在直道上不会发生蛇行运动。当由于轨道横向不平顺等原因使车轮发生横移时,能自动对中。过曲线时,不存在左右蠕滑力形成的力偶的导向作用,完全依靠导向轮轮缘导向，解决了脱轨事故的发生。

2、实现简便上轨，精准对正轨道

传统的路轨两用车主要通过司机根据经验控制车辆来调整方位，然后对正上轨。上轨时必须要利用特殊场地和利用特殊轨道引导上轨。这一种方法效率低下，对司机驾驶技术要求高，并且无法准确的对正轨道，对场地和特殊引导转置的要求高，不利于快速、简便的上轨。本项目研究的一个创新点采用视频监控技术实现自动对正上轨，无场地和人员技能的限制，提高了上轨准确度，减少了上轨时间，从而使该公铁车使用更加灵活方便，适用不同的场合。

3、采用多级速度控制，满足不同的路况要求

公铁两用车设有多级速度控制，可以自由转换。在轨道上行驶时，可以实现低速大扭矩；如在公路上行驶可以实现高速转场，满足不同的工况条件。

产品具有以下特点：

1.自由通过小曲率半径和道岔，不掉道、不脱轨；

2. 车辆配置行车监控系统、轨道除水系统、干燥除湿系统、公铁两用车专用制动系统、电控液压系统、防掉道系统；

3.性价比高，节能、环保、降噪。牵引车价格是内燃机车或轨道车辆的1/20，油耗是传统机车的1/20；

4.技术独特，自重轻，能量转换效率高、低速大牵引力。

5.操作简便，劳动强度低，司乘人员少，只需1人/车·班，司机稍作培训即可独立操作。

6.双向牵引，转向作业也可以不经道岔，性能可靠、作业安全。

7.维护保养简单，故障率低，维护费用低。

8.机动灵活，公路铁路转换方便，调车作业时间快，电子实时监控系统，可提高现场作业效率，降低货车延时使用费。

9.不需要专用车库，不占用作业场地和铁路线。

三、主要应用领域与前景

公铁两用牵引车由于运行速度低，牵引力大，适合在高速动车段、地铁和轻轨车辆段、铁路车辆段、电力机车段、铁路工程局、铁路机车车辆厂等单位作为牵引车、工程车使用；同时代替内燃机车广泛应用在矿山、钢铁厂、港口、各种货仓、粮食储备库等使用专用铁路线的工业体系，作为铁路车辆调车和货物转运用。

随着轨道交通建设进一步扩大，尤其是城市轨道交通的推进，铁路路网正在快速增加，需要大量的线路修建工程车辆和线路维修检测车辆，而公铁两用车的类型多样，可根据工作需要搭载各种工作平台，能够实现起吊、挖掘、接触网安装、接触导线架设、接触网的日常维护、集中检修、事故抢修等各种功能，衍生产品具有性能优异化、效率高效化、品种多样化、产品系列化、工作职能化、作业环保化发展趋势。尤其是公铁两用车可用于城轨车辆的调车作业，接触网、信号设施等的维修检测等。如果线路发生故障，公铁两用车可以快速到达事故现场，且公铁两用车噪声低，污染少，在城市里运行方便。

未来公铁两用车在国内的运用将越来越广，必将受到越来越多用户的青睐和关注，市场前景十分可观。

四、相关知识产权

已授权专利7项，具体如下：

ZL201920199107.1 公铁两用车用导向轮液压系统及设备

ZL201821623831.4 公铁车

ZL201821623765.0 带有惰轮机构的公铁车

ZL201920458828X 上轨系统及公铁车上轨设备

ZL2019203665768 公铁车自动制动系统

ZL201920366565X 公铁车除雪系统及公铁车

ZL2019206628084 公铁车体